安全工程采煤概论经典课件第三章-井田开拓的基本问题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南城建学院,采煤概论,第二篇 井田开拓第,3,章 井田开拓的基本问题,10/1/2026,1,本章主要内容,第三章 井田开拓的基本问题,第一节 煤田划分为井田,第二节 矿井储、年产量和服务年限,第三节 井田再划分,第四节 井田内的开采顺序,第五节 井田开拓的概念,第六节 开拓方式的概念及分类,10/1/2026,2,第一节 煤田划分为井田,1.煤田,在地质 发展的过程中，含碳物质沉积形成的基本连续的大面积含煤地带称为煤田。,2.矿区和矿区开发,开发煤田形成的社会区域，成为矿区。,矿区根据储量、赋存条件、煤炭市场需求量和 环境等情况，确定矿区规模、划分井田，规划井田开采方式，规划矿井或露天矿建顺序，确定矿区附属企业的类别、数目和生产规模，建设过程等，总称为矿区开发。,3.井田,在矿区内，划归给一个矿井开采的那一部分煤田。,一般情况下：煤田（矿区）井田（矿井）,10/1/2026,3,第一节 煤田划分为井田,一、划分的原则,1井田范围、储量、煤层赋存及开采条件要与矿井生产能力相适应,2保证井田有合理的尺寸,3充分利用自然等条件划分井田,4合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井之间的关系,10/1/2026,4,第一节 煤田划分为井田,二、井田境界的划分方法,（一）垂直划分：相邻矿井以某一垂直面为界，沿境界线各留井田边界煤柱，称为垂直划分。,（二）水平划分：以一定标高的水平面为界，即以一定标高的煤层底板等高线为界，并沿该煤层底板等高线留置边界煤柱。,（三）按煤组划分,（四）以自然边界（如断层等）划分,10/1/2026,5,第一节 煤田划分为井田,井田边界划分方法,1垂直划分；2水平划分；3以断层为界,10/1/2026,6,第二节 矿井生产能力和服务年限,一、矿井生产能力,矿井设计生产能力（万t/a）即：设计中规定矿井在单位时间（年或日）内采出的煤炭和其它矿产品的数量。,矿井核定生产能力,：,矿井经过技术改造，核定后的生产能力，,万t/a。,井型,：,根据矿井设计生产能力不同，我国将矿井分为大、中、小三种类型，称井型。,10/1/2026,7,第二节 矿井生产能力和服务年限,井型划分如下：,井型 生产能力,（万t/a）,大型矿井：,120、150、180、240、300、,400、500及500以上（其中300万,t/a及其以上又称特大型矿井）,中型矿井,：45、60 、90。,小型矿井,：,9,、,15,、,21,、,30,。,10/1/2026,8,第二节 矿井生产能力和服务年限,二、矿井服务年限,矿井服务年限是指按矿井可采储量、设计生产能力，并考虑储量备用系数计算出的矿井开采年限。,三、矿井生产能力、服务年限与储量的关系,T=Z,K,/AK,Zk矿井可采储量，万吨；,T矿井设计服务年限，a；,A矿井设计生产能力，万吨/a；,K储量备用系数，。,储量备用系数是为保证矿井有可靠服务年限而在计算时对储量采用的富裕系数。,10/1/2026,9,第二节 矿井生产能力和服务年限,我国各类井型的矿井和水平设计服务年限,井型,矿井设计生产能力,t/a,矿井设计服务年限,a,水平设计服务年限,开采,0,25,煤层的矿井,开采,25,45,煤层的矿井,开采,45,90,煤层的矿井,特大,300,及以上,70,30,40,大,120,、,150,、,180,、,240,60,20,30,20,30,15,20,中,45,、,60,、,90,50,15,20,15,20,12,15,小,9,、,15,21,、,30,各省自定,10/1/2026,10,第三节 井田再划分,煤田划分成井田后，可以布置一套完全独立的生产系统。但这套生产系统仍不可能把整个井田内的煤一下子全采出来，还需要一步一步，一块一块有计划，有步骤地开采。这就需要把井田进一步划分成若干宜于开采的较小部分，对每一个较小部分还可以根据情况再进一步划分为更小的区域，直到能满足开采工艺要求为止。这个工作叫,井田再划分,。,目前，我国常见的井田再划分方式有以下几种：,井田划分为,阶段,、井田划分为,盘区,、井田,分区域,划分,10/1/2026,11,第三节 井田再划分,一、井田划分阶段,1阶段划分及特征,（1）阶段概念：在井田范围内，沿煤层倾斜方向，按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每个长条部分具有独立的生产系统，称之为一个阶段。,（2）开采水平：,布置有井底车场和主要运输大巷，并担负该水平开采范围内的主要运输和提升任务的水平,。,一个开采水平可只为一个阶段服务，也可以为该水平上下两个阶段服务。,补充：,阶段垂高与“水平”高度之间的关系,10/1/2026,12,第三节 井田再划分,一、井田划分阶段,1阶段划分及特征,一个井田可以用一个开采水平采完，也可能用几个开采水平才能采完，这要视井田煤层赋存条件和井田尺寸大小而定。前者叫单水平开拓，后者叫多水平开拓。图3-5所示井田划分为三个阶段，由于一个开采水平最多能为两个阶段服务，所以该矿至少需要两个开采水平，为多水平开拓。,10/1/2026,13,第三节 井田再划分,一、井田划分阶段,1阶段划分及特征,一个井田划分成几个阶段取决于每个阶段的垂高。阶段垂高直接影响矿井基建工程量、初期 、建井工期及生产技术和经济合理性，是矿井开拓中的重要问题。阶段垂高的确定取决于煤层赋存特征、地质条件和开采技术条件。根据我国的开采技术条件现状，合理的阶段垂高范围是：,缓倾斜、倾斜煤层 150m250m,急倾斜煤层 100m150m,10/1/2026,14,第三节 井田再划分,井田划分阶段,10/1/2026,15,第三节 井田再划分,二、井田划分为盘区,当井田内煤层倾角很小，接近水平时，由于煤层沿倾斜方向高差很小，没有必要再按标高划分阶段。这时，可沿煤层主要延展方向布置主要大巷，将井田分为两翼，然后以大巷为轴将两翼分成若干适宜开采的块段，每个块段叫一个盘区。每个盘区通过盘区石门与主要大巷相连构成相对独立的生产系统，见图3-6。,图36 井田划分盘区,1主斜井；2副斜井；3主要石门；4主要运输巷；5、6-盘区运输平巷；,7盘区边界；8井田边界,10/1/2026,16,第三节 井田再划分,三、井田分区域划分,随着开采技术的发展和煤层埋深的增加，矿井开采强度越来越大，出现了许多特大型、巨大型矿井。国外已出现了年产量超过千万t的矿井。这些矿井井田范围广阔，可达上百平方公里，煤层沿走向长可达数十公里。这就势必造成井下运输距离、通风线路、管线敷设过长，给生产和管理带来困难。为此，有的矿井采用了分区域开采的办法，就是将整个井田划分成若干个区域，每个区域相当于一个小井田，进一步划分成阶段、盘区等。每个区域开凿辅助提升井和风井为本区域服务。在井田中央开凿集中提升井为整个井田服务，如图3-7所示。,图3-7 分区域建井的井田划分示意图,1主斜井；2副斜井；3分区界线；4阶段界线,10/1/2026,17,由于采区倾斜长度等于阶段倾斜长度，可达数百米甚至上千米，还需将采区沿倾斜方向划分成若干条带，每个条带倾斜宽度用来布置一个采煤工作面。,将阶段沿煤层走向划分成若干块段，每个块段叫一个采区，见图3-8。,5、6-盘区运输平巷；,大型矿井：120、150、180、240、300、,第五节 巷道分类,2煤田划分井田时应注意哪些问题？,按用途分平巷有运输平巷、行人平巷、进风或回风平巷等。,一个井田可以用一个开采水平采完，也可能用几个开采水平才能采完，这要视井田煤层赋存条件和井田尺寸大小而定。,第六节 开拓方式的概念及分类,二、确定井田开拓方式的原则,当井田走向、倾斜尺寸都较小时，可直接将井田沿倾斜方向划分成若干阶段，每个阶段宽度用来布置一个回采工作面。,在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；,井田划分为阶段是我国目前使用最广泛的井田再划分方式。,第六节 开拓方式的概念及分类,矿井核定生产能力：矿井经过技术改造，核定后的生产能力，万t/a。,二、煤层沿走向的开采顺序,第五节 巷道分类,第三节 井田再划分,四、阶段内再划分,井田划分为阶段是我国目前使用最广泛的井田再划分方式。井田划分为阶段后，仍需进一步划分成适合开采的更小单元。根据煤层赋存特征和开采技术条件，阶段再划分可有以下几种形式：,分区式,、,分带式布置,、,分段式,和,整阶段布置,。,10/1/2026,18,第三节 井田再划分,图3-8 阶段内分区布置,H阶段垂高；h阶段斜长,10/1/2026,19,第三节 井田再划分,四、阶段内再划分,1分区式,将阶段沿煤层走向划分成若干块段，每个块段叫一个采区，见图3-8。,采区斜长等于阶段斜长。采区走向长度根据开采技术条件和采煤方法确定。,每个采区都有独立的运输和通风系统，由采区上（下）山道与主要运输巷、回风巷相连。,由于采区倾斜长度等于阶段倾斜长度，可达数百米甚至上千米，还需将采区沿倾斜方向划分成若干条带，每个条带倾斜宽度用来布置一个采煤工作面。条带走向长度与采区走向长度相等。这些条带叫区段。,10/1/2026,20,第三节 井田再划分,四、阶段内再划分,1分区式,在区段上部沿煤层走向开掘煤层巷道作回风、运料用，称为区段回风平巷，在区段下部沿煤层走向掘煤层平巷作进风、运煤用，叫区段运输平巷。区段回风平巷和区段运输平巷分别通过采区车场和溜煤眼与采区上（下）山相连。区段回风平巷和运输平巷掘至采区边界后沿煤层倾斜方向开掘开切眼将二者贯通后既可装备工作面开采。开采工作沿煤层走向推进。,10/1/2026,21,第三节 井田再划分,四、阶段内再划分,1分区式,在采区内要开掘沿倾斜方向的巷道将阶段主运输平巷和回风平巷沟通构成生产系统为整个采区服务。这种倾斜巷道叫采区上（下）山。担负运煤任务的上（下）山叫运输上（下）山，担负运送材料、设备任务的叫轨道上（下）山。采区上（下）山可以沿煤层布置，也可以沿煤层底（或顶）板岩石布置。,采区上（下）山可以布置在采区沿走向中央，也可以布置在采区沿走向边界。前者在采区上（下）山两侧均可布置工作面回采，称为双面采区，后者只能在采区上（下）山的一侧布置工作面回采，称为单面采区。,10/1/2026,22,第三节 井田再划分,四、阶段内再划分,2分带式布置,该划分方式是将整个阶段沿走向方向划分成若干倾斜长条，沿走向宽度用来布置一个采煤工作面，工作面沿煤层倾斜方向推进。这种划分方式叫分带式布置，其采煤方法称为倾斜长壁采煤法。条带沿倾斜长度等于阶段斜长，见图3-10。,优缺点,适用条件,10/1/2026,23,第三节 井田再划分,四、阶段内再划分,3分段式,这种方式实际上就是将整个阶段看作一个采区，沿走向方向不再划分，而是沿倾斜方向划分为若干区段，每个分段（相当于采区内的区段）斜长用来布置一个工作面，走向长等于阶段走向长。整个阶段布置一套阶段上（下）山，其它回采巷道同区段巷道布置完全一样，见图3-11。,优缺点,适用条件,10/1/2026,24,第三节 井田再划分,四、阶段内再划分,4整阶段布置,当井田走向、倾斜尺寸都较小时，可直接将井田沿倾斜方向划分成若干阶段，每个阶段宽度用来布置一个回采工作面。这样整个井田就相当于一个采区，其巷道布置方式与采区相同，这种布置方式生产系统简单、工程量小、省。但只适用于井田范围小、地质条件简单的矿井。目前许多乡镇小煤矿都采用此种布置方式。,10/1/2026,25,第四节 井田内开采顺序,一、煤层沿倾斜的开采顺序,1、下行开采,由于煤层在地下大多为倾斜赋存，对同一层煤，一般都是由上而下（由浅入深）地逐步开采。这种开采顺序叫煤层的下行开采顺序。,2、上行开采,说明：,当煤层倾角较大时，采用下行开采顺序可以避免开采煤层下部时由于采空区顶板移动对煤层上部的破坏。在开采近水平煤层时，上、下行开采顺序判别不大，均可采用。,当煤层顶板涌水量较大时，为了避免上区段采区涌水给下区段生产造成影响。有时在区段间采用上行开采顺序。,一般地，不论是整个井田，还是阶段内、采空区内，对同一煤层，都应首先考虑使用下行开采顺序。这样，可以利用下部区段采空区疏泄上部区段的顶板水，减轻顶板水的影响。,10/1/2026,26,第四节 井田内开采顺序,二、煤层沿走向的开采顺序,1、,前进式,煤层沿走向的开采顺序有前进式和后退式。在井田范围内，以井筒为基准，由井筒向边界依次推进的叫前进式，,2、,后退式,后退式开采可以通过巷道摸清整个开采范围内地质条件和煤层赋存特征的变化情况，有利于开采准备，而且开采和掘进之间相互干扰小。巷道维护条件好。后退式开采的主要缺点是初期工程量大，建井工期长，投产慢。前进式开采与后退式相,10/1/2026,27,第四节 井田内开采顺序,三、连续式开采的概念,采用分段和整阶段布置时，工作面都是在阶段走向方向不停顿地连续推进，称为连续式开采。,连续式开采具有开采的准备工作量少，工作面可以连续推进较长的距离，搬家次数少等特点，对装备复杂的机械化工作面，其优点更为突出。但是，由于工作面连续推进，要求井田内没有或很少有地质变动，尤其是没有倾向断层，才能取得较好的技术经济效果。一般适用于煤层埋藏稳定，井田内无大的倾向断层的矿井，或走向较短的小型矿井。,10/1/2026,28,第五节 巷道分类,为了进行矿井开采，在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称。,按空间位置和形状可分为：,1.,垂直巷道：,立井,有出口直接通到地面的巷道叫立井，又叫竖井。立井是进入煤体的一种方式。立井按用途分有位于井田中央担负提煤任务的主立井；有担负全矿人员、材料、设备等辅助提升任务的副立井；还有用来担负矿井通风的风井。,暗立井,没有出口直接通到地面的垂直巷道，通常装有提升设备。一般用来连接上、下两个水平，担负由下水平向上水平的任务。暗立井也有主暗立井和副暗立井。,溜井,用来从上部向下部溜放煤炭的垂直巷道。,10/1/2026,29,第五节 巷道分类,2水平巷道,平硐 有出口直接通到地面的水平巷道，是进入煤体的方式之一。平硐按所担负的任务不同有主平硐、副平硐之分。,平巷 没有出口直接通到地面,沿岩层走向开掘的水平巷道。开在岩石中的平巷叫岩石平巷，开在煤层中的平巷叫煤层煤巷。按用途分平巷有运输平巷、行人平巷、进风或回风平巷等。按服务范围分有阶段（水平）平巷、分段平巷和区段平巷等。,石门 没有出口直接通到地面，与岩层走向垂直或斜交的水平岩石巷道。按用途分有运输石门、进风石门、回风石门等。按服务范围分有阶段石门、采区石门等。,煤门 与煤层走向垂直或斜交的煤层平巷。煤门长度决定于煤层厚度和倾角，一般地，只有在厚煤层中才掘煤门。,10/1/2026,30,第五节 巷道分类,3倾斜巷道,斜井,有出口直接能到地面的倾斜巷道，也是进入煤体的方式之一。斜井按用途分有主斜井、副斜井和回风井。按所在岩层层位分有岩石斜井和煤层斜井。按空间特征有顺层斜井、穿层斜井、反斜井和伪斜井。,暗,斜井,没有出口直接通到地面，用来联系上、下两个水平并担负提升任务的斜巷。暗斜井也有主暗斜井和副斜井之分。,上山,没有出口直接通到地面，位于开采水平之上，连接阶段运输平巷和回风平巷的倾斜巷道。上山有运煤的运输上山和运送材料、设备的轨道上山。按服务范围分有阶段上山和采区上山。,下山,位于开采水平以下，作用与上山相同。,10/1/2026,31,第五节 巷道分类,矿井巷道按其在生产中的重要性还可以作以下分类：,开拓巷道,为全矿井、一个开采水平或阶段服务的巷道，如井筒、井底车场、阶段（或水平）运输大巷和回风大巷等。,准备巷道,为整个采区服务的巷道，如采区上（下）山、采区上下车场、采区石门等。,回采巷道,为工作面采煤直接服务的巷道，如区段上、下平巷和开切眼等。,10/1/2026,32,第五节 巷道分类,1立井，2斜井，3平硐，4暗立井，5溜井，6石门,9上山，10下山，11风井，12岩石平巷，13煤层平巷,10/1/2026,33,第六节 开拓方式的概念及分类,开拓方式：在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可有多种布置方式。开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。,一、井田开拓方式分类,井田开拓方式种类很多，一般可按下列特征分类。：,（一）按井筒（硐）形式,按井筒（硐）形式可分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓、综合开拓。,（二）按开采水平数目,按开采水平数目可分为：单水平开拓（井田内只设1个开采水平）；多水平开拓（井田内设2个及2个以上开采水平）。,10/1/2026,34,第六节 开拓方式的概念及分类,（三）按开采准备方式,按开采准备方式可分为上山式、上下山式及混合式。,（）上山式开采 开采水平只开采上山阶段，阶段内一般采用采区式准备。,（2）上下山式开采 开采水平分别开采上山阶段及下山阶段，阶段内采用采区式准备或带区式准备；近水平煤层，开采水平分别开采井田上山部分及下山部分，采用盘区式或带区式准备。,（3）上山及上下山混合式开采 上述方式的结合应用。,10/1/2026,35,第六节 开拓方式的概念及分类,（四）按开采水平大巷布置方式,（1）分煤层大巷，即在每个煤层设大巷；,（2）集中大巷，在煤层群集中设置大巷，通过采区石门与各煤层联系；,（3）分组集中大巷，即对煤层群分组，分组中设集中大巷。,10/1/2026,36,第六节 开拓方式的概念及分类,立井开拓方式,(a)立井单水平上下山式；(b)立井多水平上下山式；,(c)立井多水平上山式；(d)立井多水平上山及上下山式混合式,1主井；2副井；3井底车场；4主要石门；5开采水平运输大巷,10/1/2026,37,第六节 开拓方式的概念及分类,二、确定井田开拓方式的原则,（1）贯彻执行国家有关煤炭工业的技术 ，为早出煤、出好煤、高产高效创造条件。在保证生产可靠和安全的条件下减少开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建 ，加快矿井建设。,（2）合理集中开拓部署，简化生产系统，避免生产分散，做到合理集中生产。,(3）合理开发国家资源，减少煤炭损失。,10/1/2026,38,第六节 开拓方式的概念及分类,二、确定井田开拓方式的原则,(4）必须贯彻执行煤矿安全生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创造良好的生产条件，减少巷道维护量，使主要巷道保持良好状态。,（5）要适应当前国家的技术水平和设备供应情况，并为采用新技术、新工艺、发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。,（6）根据用户需要，应照顾到不同煤质、煤种的煤层分别开采，以及其他有益矿物的综合开采。,10/1/2026,39,思 考 题,1什么叫井田开拓？,2煤田划分井田时应注意哪些问题？,3如何合理确定矿井生产能力？,4井田再划分方式有哪几种？如何划分？,5什么叫采区？采区具有哪些特点？,6什么叫区段运输平巷？什么叫区段回风平巷？,7什么叫单水平开拓？什么叫多水平开拓？,8巷道如何按空间特征和用途进行分类？分哪几类？,9什么是开拓巷道？什么是准备巷道？,10在确定矿井生产能力和服务年限时，为什么要考虑储量备用系数？,11什么叫井田开拓方式？,12在解决开拓问题时，应遵循什么原则？,10/1/2026,40,